Клітина

Урок 15/20. Історія вивчення клітини. Методи цитологічних досліджень

Цілі уроку: ознайомити учнів з історією вивчення клітини, розглянути основні методи цитологічних досліджень та особливості їхвикористаннядлядослідженнярізних типів клітин.

Обладнання й матеріали: мікроскоп, лупа, таблиця зі схемою будови рослинної та тваринної клітини, фотографії або малюнки приладів для дослідження клітин, портрети Р. Гука, А. Левенгука, М. Шлейдена, Т. Шванна.

Базові поняття й терміни: клітина, клітинний рівень організації життя, клітинна теорія, мікроскопія, центрифугування,методміченихатомів, метод культури клітин.

Хід уроку

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1.Які властивості є характерними для живих систем?

2.Які рівні організації виділяють у живих системах?

3.Які речовини входять до складу живих організмів?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Клітину відкрив Роберт Гук — англійський фізик, який працював у Оксфордському університеті. Він удосконалив конструкцію мікроскопа й дослідив з його допомогою різні об’єкти, у тому числі короккорковогодубу.Розглядаючиздопомогоюмікроскопакорок, Гук побачив комірки (це були клітинні стінки), які нагадали йому монастирські келії, і він назвав їх англійським словом cell (камера, клітка, клітина). Свої дослідження він описав у статті в 1665 році.

Пізніше Гук спостерігав і описав клітини таких рослин як бузина, кріп, морква тощо.

Наступний етап формування цитології як науки пов’язаний із голландцем Антоні ван Левенгуком, який працював у кінці XVII — напочаткуXVIIIст.Вінвідкриводноклітинніорганізми(першимпобачив найпростіших), еритроцити, сперматозоїди та інші клітини.

Протягом XVIII століття суттєвих зрушень у науці про клітини не відбувалося через недосконалу конструкцію мікроскопів. А от у ХІХ столітті мікроскопи значно вдосконалили і, до того ж, створили методики забарвлення клітин. Це призвело до цілої низки відкриттів. У 1827 році Карл Бер відкриває яйцеклітину ссавців. У 1831 році Роберт Броун описує ядра рослинних клітин. У той же період Маттіас Шлейден довів, що всі рослини складаються з клітин. І, нарешті, в 1839 році Теодор Шванн, порівнюючи клітини рослин і тварин і спираючись на висновки Шлейдена, сформулював клітинну теорію.

Основними положеннями цієї теорії були такі:

yy Усі організми складаються з клітин або різними способами утворені з них.

yy Клітини рослин і тварин подібні за головними рисами. yy Ріст і розвиток організмів пов’язані з утворенням клітин.

У1859 році Рудольф Вірхов довів, що клітини виникають лише

зклітин-попередників. Це все призвело до того, що наприкінці ХІХ століття цитологія стала самостійною наукою.

УХХ столітті розвиток цитології інтенсивно продовжувався. Цьому сприяла поява нових методів досліджень — спочатку електронної мікроскопії, а потім центрифугування і методів молекулярної біології.

Основними методами сучасної цитології є такі:

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1.Хто першим побачив клітини в мікроскоп?

2.Що з допомогою мікроскопа відкрив А. Левенгук?

3.Хто створив клітинну теорію?

4.Якими методами користується сучасна цитологія?

V. Домашнє завдання

Урок 16. Будова клітин прокаріотів і еукаріотів

Цілі уроку: розглянути особливості будови клітин прокаріотів та еукаріотів; пересвідчитися, що клітини прокаріотів та еукаріотів мають схожий план будови, навчитися розпізнавати еукаріотичні та прокаріотичні клітини з допомогою світлового мікроскопа й на електронних мікрофотографіях.

Обладнання й матеріали: таблиці «Будова прокаріотичної кліти­ ни»,«Будоварослинноїклітини»,«Будо­ ва тваринної клітини», мікропрепарати епідермицибулі,клітинпечінки,мукора, бактерій, мікроскоп, електронні мікрофотографії прокаріотичних та еукаріотичних клітин.

Базові поняття й терміни: клітина, прокаріоти, еукаріоти, ядро, органели,клітиннастінка,бактерії,гриби, рослини, тварини, мікрофотографії, мікропрепарати.

Хід уроку

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1.Хто першим побачив клітини в мікроскоп?

2.Що з допомогою мікроскопа відкрив А. Левенгук?

3.Хто створив клітинну теорію?

4.Якими методами користується сучасна цитологія?

ІII. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Характерною ознакою, за якою клітини живих організмів можна розділити на два основні типи, є наявність у клітині ядра. Саме тому живі організми поділяють на еукаріотичні (ядерні) та прокаріотичні (доядерні). Цю ознаку добре видно з допомогою світлового мікроскопа. Тому подібний поділ виник досить давно. Дослідження

з використанням найсучасніших технологій дозволили виявити набагато більше відмінностей між цими групами.

Прокаріотичні клітини складаються з поверхневого апарата та цитоплазми. До складу поверхневого апарата зазвичай входять плазматична мембрана і клітинна стінка. Але в деяких прокаріотичних організмів клітинна стінка може бути відсутньою. Як додаткові елементи до поверхневого апарата у прокаріотів можуть входити бактеріальні джгутики, слизові капсули та різноманітні вирости плазматичної мембрани.

Цитоплазма прокаріотів представлена напіврідким цитозолем, у якому розташовані поодинокі рибосоми, та нуклеоїдом (кільцевою молекулою ДНК). Мембранні органели в цитоплазмі відсутні, але плазматична мембрана клітини може утворювати впинання, які виконують різноманітні функції. Середній розмір клітин прокаріотів — від 0,1 до 10 мкм.

На відміну від прокаріотів, еукаріотичні організми мають складну структуру клітин. Їх поверхневий апарат крім плазматичної мембрани (плазмалеми) містить надмембранний та підмембранний комплекси. Деякі групи еукаріотів мають клітинні стінки. У еукаріотичних організмів також є поверхневі структури, які забезпечують рух клітин (джгутики й війки). Але вони мають складну внутрішню будову й не є результатом розвитку прокаріотичних джгутиків. Крім того, еукаріотичні клітини можуть рухатися завдяки випинанням мембрани клітини (амебоїдний рух).

Внутрішня складова клітини еукаріотів містить три важливі групи органел, відсутні у прокаріотичних організмів: неклітинні органели (цитоскелет), одномембранні органели (лізосома, комплекс Гольджи) та двомембранні органели (мітохондрії, пластиди).

Складна внутрішня структура клітини, наявність цитоскелета, ядра й мембранних органел дозволяють еукаріотичним клітинам досягати набагато більших розмірів. Середній розмір клітин еукаріотів — близько 100 мкм. Крім того, вони набули здатності утворювати стійкі комплекси клітин з розподілом функціональних обов’язків між окремими клітинами. Це призвело до виникнення справжньої багатоклітинності й появи великих за розмірами організмів — тварин, рослин і грибів.

IV. Лабораторна робота

Будова клітин прокаріотів і еукаріотів Цілі: пересвідчитися, що клітини прокаріотів та еукаріотів ма-

ють схожий план будови, навчитися розпізнавати еукаріотичні та

прокаріотичні клітини з допомогою світлового мікроскопа та на електронних мікрофотографіях.

Обладнання й матеріали: мікропрепарати епідерми цибулі, клітин печінки, мукора, бактерій, мікроскоп, електронні мікрофотографії прокаріотичних та еукаріотичних клітин.

Хід роботи

1.Спочатку за малого, а потім за великого збільшення мікроскопа розгляньте клітини епідерми цибулі та зробіть малюнок од­нієї клітини. На малюнку позначте клітинну стінку, ядро, цитоплазму, вакуолю. Знайдіть ці компоненти на електронній мікрофотографії.

2.Спочатку за малого, а потім за великого збільшення мікроскопа розгляньте клітини печінки та зробіть малюнок однієї клітини. На малюнку позначте ядро й цитоплазму. Знайдіть ці компоненти на електронній мікрофотографії.

3.Спочатку за малого, а потім за великого збільшення мікроскопа розгляньте клітини міцелію мукора та зробіть малюнок однієї клітини. На малюнку позначте клітинну стінку, ядро

йцитоплазму. Знайдіть ці компоненти на електронній мікрофотографії.

4.За малого збільшення знайдіть на мікропрепараті скупчення клітин бактерій і розгляньте його за великого збільшення. Розгляньте клітини бактерій на електронній мікрофотографії. Зробіть малюнки клітин бактерій різної форми.

5.На підставі розглянутих мікропрепаратів та електронних мікрофотографій зробіть висновки щодо особливостей будови еукаріотичних та прокаріотичних клітин, риси їх схожості

йвідмінності.

V. Домашнє завдання

Урок 17. Клітинні мембрани. Транспорт речовин через мембрани

Цілі уроку: розглянутиособливостібудовиклітинних мембран та механізми транспорту речовин крізь них; проаналізувати зв’язок особливостей будови мембран із функціями, які вони виконують; ознайомитися з явищами плазмолізу й деплазмолізу.

Обладнання й матеріали: таблиці «Будова мембрани», «Будова рослинної­ клітини», «Будова тваринної клітини»,схематранспортуречовинчерез мембрану, мікроскоп, предметні й накривніскельця,пінцети,піпетка,склянка зводою,склянказ10%-мрозчиномнатрій хлориду, фільтрувальний папір, молоді листки елодеї або лусочки цибулі, дистильованавода,холоднайтепла(40°С)вода.

Базові поняття й терміни: клітина, біологічна мембрана, напівпроникність, транспорт, активний транс­ порт, пасивний транспорт, фагоцитоз, піноцитоз,плазмоліз,деплазмоліз,осмо­ тичний тиск.

Хід уроку

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1.Які особливості будови є характерними для клітин прокаріотичних організмів?

2.Які особливості будови є характерними для клітин еукаріотичних організмів?

3.Як на мікрофотографіях можна відрізнити прокаріотичні та еукаріотичні клітини?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Клітиннімембранискладаютьсяздвохшарівліпідів,уякихрозташовані білкові молекули. До зовнішнього боку мембран можуть прикріплюватися вуглеводні компоненти. Зовнішню частину кожного із шарів ліпідів утворюють їх гідрофільні головки, а внутрішню — гідрофобні хвости. Мембранні білки виконують різні функції та можуть розташовуватися на поверхні ліпідного шару, в одному із шарів або пронизувати обидва шари. Дві сторони мембрани можуть відрізнятися між собою за складом і властивостями. Мембранні білки й ліпіди можуть вільно переміщуватися в площині мембрани (крім тих випадків, коли вони жорстко закріплені). Більша частина мембранних ліпідів належить до групи фосфоліпідів. Саме вони

надають обом шарам мембрани «рухливих» властивостей — можливість молекул мембранних ліпідів і білків відносно вільно переміщуватися в межах мембрани. Інша група ліпідів, до якої належить, наприклад, холестерол, робить мембрану більш «жорсткою» і знижує можливість руху молекул у межах мембрани.

Найважливішими функціями біологічних мембран є бар’єрна, транспортна й рецепторна. Мембрани є бар’єрами з вибірковою проникністю, які регулюють обмін речовин між клітиною й навколишнім середовищем, а також між окремими компонентами всередині клітини. Бар’єрні функції мембран виконують, у першу чергу, ліпіди. Саме вони утворюють основу мембранної «стінки». Більшу частину транспортних функцій виконують білки. Вони можуть утворювати в мембрані наскрізні канали або транспортувати деякі речовини у зв’язаному вигляді (утворюючи з ними тимчасові сполуки). Разом з вуглеводами білки утворюють рецепторні комплекси, які відіграють важливу роль у обміні речовин між клітиною та навколишнім середовищем. До того ж, ці комплекси є головним інструментом міжклітинних узаємодій.

Заповнення разом з учнями таблиці

Транспорт речовин через мембрану

IV. Лабораторна робота

Спостереження явища плазмолізу та деплазмолізу в клітинах рослин

Мета: пересвідчитися у вибірковій проникності мембран клітин, спостерігати явища плазмолізу й деплазмолізу.

Обладнання й матеріали: мікроскоп, предметні й накривні скельця, пінцети, склянка з водою, склянка з 10%-м розчином натрій хлориду, піпетка, фільтрувальний папір, молоді листки елодеї або лусочки цибулі, дистильована вода.

Хід роботи

1.Приготуйте тимчасовий препарат листка елодеї або лусочки цибулі та розгляньте його за малого збільшення мікроскопа.

2.Розгляньте препарат за великого збільшення мікроскопа й замалюйте вигляд клітин, які ви спостерігаєте.

3.Замініть воду в препараті на 10%-й розчин натрій хлориду. Для цьогопіпеткоюзодногобокунакривногоскельцянанесітьрозчин натрій хлориду, а з другого — прикладіть фільтрувальний папір.

4.Замалюйте вигляд клітин, які ви спостерігаєте.

5.Замініть розчин натрій хлориду в препараті на воду, виконавши ті самі операції.

6.Замалюйте вигляд клітин, які ви спостерігаєте.

7.Зробіть висновки й запишіть їх у зошит.

V. Домашнє завдання

Урок 18/25. Поверхневий апарат клітини, його функції

Цілі уроку: розглянути особливості будови поверхневого апарата клітин прокаріотичних та еукаріотичних організмів; проаналізувати зв’язок особливостей будови поверхневого апарата з функціями, які він виконує.

Обладнання й матеріали: таблиці«Будовамембрани»,«Будоварослинної клітини», «Будова тваринної клітини», «Поверхневий апарат клітини».

Базові поняття й терміни: клітиннастінка,джгутики,війки,надмем­ браннийкомплекс,підмембраннийкомплекс, рецепторні молекули, глікокалікс.

Хід уроку

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1.Як побудовані мембрани живих організмів?

2.Як пов’язана будова мембран із функціями, які вони виконують?

3.Чому в плазмалемі кількість холестеролу вища, ніж у мембранах органел?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Поверхневий апарат прокаріотів

Плазмалема є єдиною мембраною прокаріотичних клітин. Для захисту клітини ззовні від плазмалеми в більшості випадків розташована клітинна стінка. Також, досить часто, ззовні клітина захищається ще й слизовою капсулою. Клітинна стінка прокаріотів утворює складні сполуки амінокислот і моносахаридів — пептидоглікани. Підмембранного комплексу в клітинах прокаріотів не було виявлено.

На поверхні бактеріальних клітин часто трапляються бактеріальні джгутики й пілі (шипики, ворсинки, вирости). Джгутики забезпечують рух бактерій, а пілі допомагають клітинам прикріплюватися до інших клітин або яких-небудь об’єктів. Один із типів пілі забезпечує обмін генетичним матеріалом між різними клітинами.

Загальні особливості поверхневого апарату еукаріотів

Поверхневий апарат еукаріотів є більш складним і має більші розміри. Це пов’язано з більшим розміром еукаріотичних клітин, яким для здійснення ефективного обміну речовин із навколишнім середовищем потрібна більша поверхня. Збільшення поверхні клітини часто досягається завдяки утворенню на поверхні клітини різноманітних виростів. Джгутики й війки еукаріотів відрізняються від прокаріотичних і мають більш складну будову. Взаємодія поверхневого апарата з цитоплазмою клітини відбувається з допомогою підмембранного комплексу. Підмембранний комплекс є похідним цитоскелета і представлений системою мікрониток і мікротрубочок, які взаємодіють із білками плазмалеми і впливають на їхне розташування і функціонування.

Поверхневий апарат клітин рослин і грибів

Характерною особливістю поверхневого апарата цих груп еукаріотичних організмів є наявність жорсткої клітинної стінки. Розвитку цієї структури сприяє нерухомий або малорухомий спосіб життя грибів і рослин. Основою клітинної стінки більшості грибів є хітин. Проте, цілий ряд грибів (наприклад, звичайні дріжджі) має клітинну стінку, утворену переважно іншими полісахаридами (глюканами й маннанами). Клітинна стінка рослин побудована переважно з целюлози. До її складу також входять більш складні полісахариди — пектини. Для надання клітинній оболонці більшої міцності деревні рослини насичують шари целюлози оболонок своїх клітин особливою речовиною — лігніном. Це дозволяє їм утворювати в умовах суходолу високі й міцні стовбури, здатні витримувати великі навантаження. Саме здерев’янілі клітинні стінки, просочені лігніном, обумовлюють господарські властивості дерев, які широко використовуються в будівельних роботах і під час виготовлення дерев’яних побутових предметів.

Клітинна стінка ізолює клітини організму одна від одної. Тому для здійснення обміну речовин між ними утворюються плазмодесми — спеціальні тяжі цитоплазми, які з’єднують сусідні клітини. У тому випадку, коли відбувається значне здерев’яніння клітин у певній тканині рослини, клітинні стінки стають товщими. При цьому плазмодесми зникають, а клітини гинуть унаслідок припинення обміну речовин.

Поверхневий апарат клітин тварин

Більшість тварин — рухливі організми. Тому їх тканини повин­ ні бути пружними. Через це клітинна стінка в них відсутня. Але у найпростіших поверхневий апарат може утворювати жорстку опорну­ структуру(скелет,пелікулу)длязабезпеченнярухуклітини.

Тварини мають складну організацію, й ефективна взаємодія окремих клітин для них є життєво необхідною. Тому надмембранний комплекс у клітин тварин розвинутий дуже сильно. Вуглеводи, які входять до складу глюкопротеїдів і гліколіпідів, утворюють глікокалікс, який має вигляд волокнисто-слизової маси. До складу глікокаліксу можуть входити компоненти міжклітинної речовини або частини глікокаліксу сусідніх клітин.

Крім безпосередньої взаємодії для обміну інформацією між клітинами тварин часто використовуються сигнальні молекули. Класичним прикладом таких молекул є гормони, які виробляються залозами внутрішньої секреції і транспортуються з допомогою крові. Після досягнення клітини-мішені молекула гормону взаємодіє